JP5884909B2 - Cooperative control device, cooperative control method, and cooperative control program - Google Patents
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Description
本発明は、協調制御装置、協調制御方法および協調制御プログラムに関し、特に、対向局からの光信号の受信用に用いる二つの指向手段において、第二指向手段の指向角度誤差に運動学を適用して求められる第一指向手段の指向角度誤差を演算周期毎に順次積算した積算結果を用いることにより、第一指向手段の指向角度が該第一指向手段の目標角度に到達することができ、第二指向手段の指向角度誤差をキャンセルすることが可能な協調制御装置、協調制御方法および協調制御プログラムに関する。 The present invention relates to a cooperative control device, a cooperative control method, and a cooperative control program, and in particular, applies kinematics to a pointing angle error of a second directing means in two directing means used for receiving an optical signal from an opposite station. By using the integration result obtained by sequentially integrating the directivity angle errors of the first directivity means obtained every calculation cycle, the directivity angle of the first directivity means can reach the target angle of the first directivity means, The present invention relates to a cooperative control device, a cooperative control method, and a cooperative control program capable of canceling a pointing angle error of a two-directional means.
非特許文献1の"光空間通信における機上搭載追尾制御系の協調制御アルゴリズム"(清水大晃ら、第49回飛行機シンポジウム)に記載された関連技術においては、対向局と光空間通信を行う際に、対向局からの光信号を追尾して受光することを可能にする指向手段として、第一指向手段(例えばジンバル)と該第一指向手段上に精追尾用として設置した第二指向手段(例えばFPM:Fine Pointing Mechanism(精追尾機構))との二つの指向手段を備えている。ここで、第二指向手段の指向角度誤差αと第一指向手段の指向角度θg、目標角度θ'gとの間には、次の式(1)の運動学的/幾何学的変換式に示す関係が成立する。In the related technology described in “Coordinated control algorithm of on-board tracking control system in optical space communication” of Non-Patent Document 1 (Daisuke Shimizu et al., 49th Airplane Symposium), optical space communication is performed with the opposite station. In this case, the first directing means (for example, a gimbal) and the second directing means installed for fine tracking on the first directing means as the directing means that enables the optical signal from the opposite station to be tracked and received. (For example, FPM: Fine Pointing Mechanism (FPM)). Here, the kinematic / geometric conversion formula of the following formula (1) is set between the pointing angle error α of the second pointing means, the pointing angle θ g of the first pointing means, and the target angle θ ′ g. The following relationship is established.
α:第二指向手段指向角度誤差
θg:対向局と自局との位置情報(例えば、GPS(Global Positioning System)により測位した位置情報)から求められる第一指向手段指向角度
θ'g:第二指向手段指向角度誤差αを第一指向手段指向角度誤差に運動学的に換算したものに対して第一指向手段指向角度θgを加算して得られる第一指向手段目標角度
α: second pointing means pointing angle error θ g : first pointing means pointing angle θ ′ g : obtained from position information (for example, position information measured by GPS (Global Positioning System)) between the opposite station and the own station first directing means target angle obtained by adding the first directing means directivity angle theta g with respect to those two directing means directed angle error α in terms kinematically to the first directing means directivity angle error
ここで、前記非特許文献1においては、第二指向手段の指向角度誤差αを、式(1)を用いて、第一指向手段の指向角度誤差(θ'g−θg)に換算して、第一指向手段の指向角度をθgから目標角度θ'gに制御することによって、第二指向手段の指向角度誤差αをキャンセルすることができるものとしている。なお、式(1)は、CPU(Central Processing Unit)のあらかじめ定めた演算周期毎に計算される。Here, in
しかしながら、前記非特許文献1に記載の技術は、図5の実線l1にて示すように、第一指向手段の指向角度をθgから第一指向手段の目標角度のθ'gに向けて回転させ始めると、同時に、図5の長破線l2にて示すように、第二指向手段の指向角度誤差αも解消し始めてしまう。その結果、図5の短破線l3にて示すように、式(1)により、第一指向手段の目標角度が変化して、θ'gからθ"gに変わってしまう。このため、第一指向手段の指向角度は、当初の目標角度であったθ'gには到達することができず、θ"gまで回転した状態で落ち着いてしまうことになる。また、第二指向手段の指向角度の誤差についてもαから'0'になってキャンセルされることはなく、α"になってしまう。したがって、第二指向手段の指向角度の誤差αをキャンセルすることができないという問題が生じてしまう。図5は、前記非特許文献1に記載の従来の技術の課題を説明するための説明図であり、説明を簡素化するために、
α=θ'g−θg
として説明している。 However, the described in
α = θ ′ g −θ g
As described.
(本発明の目的)
本発明は、前述のごとき問題に鑑みてなされたものであり、光信号の受信用に用いる二つの指向手段において、第一指向手段の指向角度を第一指向手段の目標角度に確実に到達させ、第二指向手段の指向角度誤差を確実にキャンセルすることが可能な協調制御装置、協調制御方法および協調制御プログラムを提供することを、その目的としている。(Object of the present invention)
The present invention has been made in view of the above-described problems, and in two directing means used for receiving an optical signal, the directivity angle of the first directing means is surely reached the target angle of the first directing means. An object of the present invention is to provide a cooperative control device, a cooperative control method, and a cooperative control program that can reliably cancel the pointing angle error of the second directing means.
前述の課題を解決するため、本発明による協調制御装置、協調制御方法および協調制御プログラムは、主に、次のような特徴的な構成を採用している。 In order to solve the above-described problems, the cooperative control device, the cooperative control method, and the cooperative control program according to the present invention mainly adopt the following characteristic configuration.
(1)本発明による協調制御装置は、対向局からの光信号の受信用に用いる指向手段として備えた第一指向手段と第二指向手段との二つの指向手段を協調させて制御する協調制御装置であって、
自局と前記対向局との位置情報あるいは該位置情報および自局と前記対向局との姿勢情報の双方を取得する位置情報取得手段と、
前記位置情報取得手段が取得した前記自局と前記対向局との位置情報あるいは該位置情報および自局と前記対向局との姿勢情報の双方を用いて、前記第一指向手段の位置情報による目標角度を算出する指向角度生成手段と、
前記第二指向手段の指向角度誤差に運動学を適用することによって、前記指向角度生成手段により算出した前記第一指向手段の前記位置情報による目標角度を、前記第二指向手段の指向角度誤差を除去するための前記第一指向手段の運動学を用いた目標角度に換算する換算手段と、
を少なくとも備えた協調制御装置において、
前記換算手段により換算された前記第一指向手段の前記運動学を用いた目標角度から前記第一指向手段の前記位置情報による目標角度を減算して得られる前記第一指向手段の目標誤差角度を積算する積算手段と、
前記積算手段が積算した前記第一指向手段の前記目標誤差角度を、前記第一指向手段の前記位置情報による目標角度に加算して、前記第二指向手段の指向角度誤差を除去することが可能な前記第一指向手段の協調制御時の目標角度として出力する加算手段と、
をさらに備えていることを特徴とする。(1) The cooperative control apparatus according to the present invention is a cooperative control that controls two directional means, ie, a first directional means and a second directional means, provided as directional means used for receiving an optical signal from an opposite station. A device,
Position information acquisition means for acquiring both the position information of the own station and the opposite station or the position information and the attitude information of the own station and the opposite station;
A target based on position information of the first directing means using both the position information of the own station and the opposite station acquired by the position information acquisition means or the position information and the attitude information of the own station and the opposite station. Directivity angle generating means for calculating an angle;
By applying kinematics to the directional angle error of the second directional means, the target angle based on the position information of the first directional means calculated by the directional angle generating means is set as the directional angle error of the second directional means. Conversion means for converting to a target angle using the kinematics of the first directing means for removing;
In a coordinated control device comprising at least
The target error angle of the first directing means obtained by subtracting the target angle based on the position information of the first directing means from the target angle using the kinematics of the first directing means converted by the converting means. Integrating means for integrating;
It is possible to remove the pointing angle error of the second directing means by adding the target error angle of the first directing means accumulated by the integrating means to the target angle based on the position information of the first directing means. Adding means for outputting as a target angle at the time of cooperative control of the first directing means;
Is further provided.
(2)本発明による協調制御方法は、対向局からの光信号の受信用に用いる指向手段として備えた第一指向手段と第二指向手段との二つの指向手段を協調させて制御する協調制御方法であって、
自局と前記対向局との位置情報あるいは該位置情報および自局と前記対向局との姿勢情報の双方を取得する位置情報取得ステップと、
前記位置情報取得ステップが取得した前記自局と前記対向局との位置情報あるいは該位置情報および自局と前記対向局との姿勢情報の双方を用いて、前記第一指向手段の位置情報による目標角度を算出する指向角度生成ステップと、
前記第二指向手段の指向角度誤差に運動学を適用することによって、前記指向角度生成ステップにより算出した前記第一指向手段の前記位置情報による目標角度を、前記第二指向手段の指向角度誤差を除去するための前記第一指向手段の運動学を用いた目標角度に換算する換算ステップと、
を少なくとも有する協調制御方法において、
前記換算ステップにより換算された前記第一指向手段の前記運動学を用いた目標角度から前記第一指向手段の前記位置情報による目標角度を減算して得られる前記第一指向手段の目標誤差角度を積算する積算ステップと、
前記積算ステップが積算した前記第一指向手段の前記目標誤差角度を、前記第一指向手段の前記位置情報による目標角度に加算して、前記第二指向手段の指向角度誤差を除去することが可能な前記第一指向手段の協調制御時の目標角度として出力する加算ステップと、
をさらに有していることを特徴とする。(2) The coordinated control method according to the present invention is a coordinated control in which two directional units, a first directional unit and a second directional unit, provided as a directional unit used for receiving an optical signal from the opposite station are coordinated and controlled. A method,
A position information acquisition step of acquiring both the position information of the own station and the opposite station or the position information and the attitude information of the own station and the opposite station;
Using both the position information of the own station and the opposite station acquired in the position information acquisition step or the position information and the attitude information of the own station and the opposite station, the target based on the position information of the first directing means A directivity angle generation step for calculating an angle;
By applying kinematics to the pointing angle error of the second pointing means, the target angle based on the position information of the first pointing means calculated by the pointing angle generation step is set to the pointing angle error of the second pointing means. A conversion step for converting to a target angle using the kinematics of the first directing means for removal;
In a cooperative control method having at least
A target error angle of the first directing means obtained by subtracting a target angle based on the position information of the first directing means from a target angle using the kinematics of the first directing means converted by the conversion step. An integration step to integrate,
It is possible to add the target error angle of the first directing means accumulated in the integrating step to the target angle based on the position information of the first directing means to remove the directivity angle error of the second directing means. An adding step for outputting as a target angle at the time of cooperative control of the first directing means;
It further has these.
(3)本発明による協調制御プログラムは、少なくとも前記(2)に記載の協調制御方法を、コンピュータによって実行可能なプログラムとして実施していることを特徴とする。 (3) The cooperative control program according to the present invention is characterized in that at least the cooperative control method described in (2) is implemented as a program executable by a computer.
本発明の協調制御装置、協調制御方法および協調制御プログラムによれば、以下のような効果を奏することができる。 According to the cooperative control device, the cooperative control method, and the cooperative control program of the present invention, the following effects can be obtained.
すなわち、対向局からの光信号の受信用に用いる指向手段として備えた第一指向手段と第二指向手段との二つの指向手段において、第二指向手段の指向角度誤差に運動学を適用して第一指向手段の指向角度誤差を求め、さらに、求められた第一指向手段の指向角度誤差を目標誤差角度として積算した結果を用いることによって、第一指向手段の目標角度を算出することにしているので、第一指向手段の指向角度を第一指向手段の目標角度に確実に到達させることが可能となり、第二指向手段の指向角度誤差を確実にキャンセルすることができる。 That is, in the two directivity means of the first directivity means and the second directivity means provided as the directivity means used for receiving the optical signal from the opposite station, kinematics is applied to the directivity angle error of the second directivity means. By determining the pointing angle error of the first directing means and further using the result obtained by integrating the obtained directing angle error of the first directing means as the target error angle, the target angle of the first directing means is calculated. Therefore, the directivity angle of the first directivity means can be surely reached the target angle of the first directivity means, and the directivity angle error of the second directivity means can be canceled reliably.
以下、本発明による協調制御装置、協調制御方法および協調制御プログラムの好適な実施形態について添付図を参照して説明する。なお、以下の説明においては、本発明による協調制御装置および協調制御方法について説明するが、かかる協調制御方法をコンピュータにより実行可能な協調制御プログラムとして実施するようにしても良いし、あるいは、協調制御プログラムをコンピュータにより読み取り可能な記録媒体に記録するようにしても良いことは言うまでもない。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of a cooperative control device, a cooperative control method, and a cooperative control program according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In the following description, the cooperative control device and the cooperative control method according to the present invention will be described. However, the cooperative control method may be implemented as a cooperative control program that can be executed by a computer, or cooperative control. Needless to say, the program may be recorded on a computer-readable recording medium.
(本発明の特徴)
本発明の実施形態の説明に先立って、本発明の特徴についてその概要をまず説明する。本発明は、対向局と光空間通信を行う際に、前記非特許文献1の場合と同様に、対向局からの光信号を追尾して受光することを可能にする指向手段として、第一指向手段(例えばジンバル)と該第一指向手段上に精追尾用として設置した第二指向手段(例えばFPM:Fine Pointing Mechanism(精追尾機構))との二つの指向手段を備えている。ここで、本発明は、前記非特許文献1とは異なり、第二指向手段の指向角度誤差に運動学を適用して第一指向手段の指向角度誤差を求め、さらに、求められた第一指向手段の指向角度誤差を積算した結果を用いて、第一指向手段の目標角度を算出することによって、第一指向手段の指向角度を第一指向手段の目標角度に到達させることを可能にすることを主要な特徴としている。(Features of the present invention)
Prior to the description of the embodiments of the present invention, an outline of the features of the present invention will be described first. In the present invention, when performing optical space communication with the opposite station, as in the case of
より具体的には、本発明は次のような仕組みを採用している。まず、自局と対向局との位置情報を用いて、第一指向手段の位置情報による目標角度を算出して、さらに、算出した第一指向手段の位置情報による目標角度を、運動学を適用して、第二指向手段の指向角度誤差を除去するための第一指向手段の運動学を用いた目標角度に換算する。 More specifically, the present invention employs the following mechanism. First, using the position information of the own station and the opposite station, calculate the target angle based on the position information of the first directing means, and then apply kinematics to the calculated target angle based on the position information of the first directing means And it converts into the target angle using the kinematics of the 1st directing means for removing the directivity angle error of the 2nd directing means.
しかる後、換算した第一指向手段の運動学を用いた目標角度から第一指向手段の位置情報による目標角度を減算した第一指向手段の目標誤差角度を演算周期毎に順次積算していく。 Thereafter, the target error angle of the first directing means obtained by subtracting the target angle based on the position information of the first directing means from the converted target angle using the kinematics of the first directing means is sequentially integrated every calculation cycle.
さらに、前記演算周期毎に積算した目標誤差角度の積算結果に、第一指向手段の位置情報による目標角度を加算することによって、第二指向手段の指向角度誤差を除去することが可能な第一指向手段の協調制御時の目標角度として出力するという動作を行うことを主要な特徴としている。 Furthermore, by adding the target angle based on the position information of the first directing means to the integration result of the target error angle integrated every calculation cycle, it is possible to remove the directivity angle error of the second directing means. The main feature is the operation of outputting as a target angle at the time of cooperative control of the pointing means.
而して、第二指向手段の指向角度誤差を確実にキャンセルすることができるという効果を奏することが可能になる。 Thus, the effect that the pointing angle error of the second pointing means can be canceled reliably can be achieved.
(実施形態の構成例)
次に、本発明による協調制御装置の実施形態についてその構成例を図1のブロック図を用いて説明する。図1は、本発明の実施形態に係る協調制御装置のブロック構成の一例を示すブロック図である。図1に示す協調制御装置100は、自局1と対向局2との間で光空間通信を行う場合を例にとって説明しており、対向局2側の協調制御装置100のブロック構成については、以下の説明において必要とするブロックのみを記載し、他のブロックについては記載を省略して示している。(Configuration example of embodiment)
Next, a configuration example of the embodiment of the cooperative control device according to the present invention will be described with reference to the block diagram of FIG. FIG. 1 is a block diagram illustrating an example of a block configuration of a cooperative control device according to an embodiment of the present invention. The
図1の自局1側に示すように、協調制御装置100は、第一指向手段3、第二指向手段4、第一指向手段角度センサ5、第二指向手段角度センサ6、受光センサ7、自局位置情報取得器8、第二制御器9、第二ドライバ10、第一制御器11、第一ドライバ12、レーザ発生器13、対向局位置情報取得器14、位置情報による指向角度生成器15、換算器16、積算器17、および、加算器18を少なくとも含んで構成されている。つまり、協調制御装置100は、対向局2と光空間通信を行う際に、対向局2のレーザ発生器13からの光信号を追尾して受光することを可能にする指向手段として、第一指向手段3(例えばジンバル等の粗制御用の指向手段)と該第一指向手段3上に精追尾用として設置した第二指向手段4(例えばFPM:Fine Pointing Mechanism(精追尾機構)等の精制御用の指向手段)との二つの指向手段を備え、位置情報による指向角度生成器15と積算器17と加算器18との演算結果を用いて第一指向手段3と第二指向手段4とを協調させて制御するように構成されている。
As shown on the
第二指向手段4は、対向局2側のレーザ発生器13が発生した光通信用の光を受光するミラーを2軸に回転させる手段であり、第一指向手段3は、第二指向手段4をさらに2軸に回転させる手段である。第一指向手段角度センサ5は、第一指向手段3の回転角度を検出する手段であり、例えばレゾルバを用いて構成される。ここで、第一指向手段角度センサ5が検出した第一指向手段3の回転角度は、第一制御器11に第一指向手段3の現在角度として入力される。また、第二指向手段角度センサ6は、第二指向手段4におけるミラーの傾き(回転角度)を直接検出する手段であり、第二指向手段4に取り付けられている。
The second directing means 4 is means for rotating a mirror that receives light for optical communication generated by the
自局位置情報取得器8は、自局1の位置情報(例えば、GPS(Global Positioning System)による位置情報)を取得する手段である。対向局位置情報取得器14は、自局1側において自局位置情報取得器8により取得された自局1側の位置情報を対向局位置情報として対向局2に送信する手段である。対向局2側の対向局位置情報取得器14においても同様に対向局2の位置情報を対向局位置情報として自局1に送信してくる。位置情報による指向角度生成器15は、対向局2側の対向局位置情報取得器14から取得した対向局位置情報と自局位置情報取得器8にて取得した自局位置情報とを用いて、第一指向手段3の位置情報による目標角度を生成する手段である。
The own station position
第一制御器11は、位置情報による指向角度生成器15から加算器18をスルーして出力されてきた第一指向手段3の位置情報による目標角度、または、加算器18により第一指向手段3の位置情報による目標角度と積算器17からの積算結果とを加算して得られる第一指向手段3の運動学を用いた目標角度と、第一指向手段角度センサ5にて検出された角度(現在角度とする)とから、位相補償を施して、第一指向手段3の制御信号を生成し、第一ドライバ12を経由して、第一指向手段3に出力して、第一指向手段3を目標角度に指向させるための手段である。この結果、対向局2側のレーザ発生器13から発生された光通信用の光は、第二指向手段4のミラーに入射して、反射され、受光センサ7(例えば、4分割受光素子)に導かれることになる。
The
また、第二制御器9は、第二指向手段4の目標角度を0度とし、受光センサ7の出力かまたは第二指向手段角度センサ6の出力かのいずれかを選択して、第二指向手段4の指向角度誤差である現在角度を生成し、第二指向手段4の目標角度と第二指向手段4の現在角度とから、位相補償を施して、第二指向手段4の制御信号を生成し、第二ドライバ10を経由して、第二指向手段4に出力して、第二指向手段4を目標角度(この場合、0度)に指向させるための手段である。
Further, the second controller 9 sets the target angle of the second directing means 4 to 0 degree, selects either the output of the light receiving sensor 7 or the output of the second directing means
また、換算器16は、第二指向手段角度センサ6にて検出されたミラーの傾き(回転角度)すなわち第二指向手段4の指向角度誤差と、第一指向手段角度センサ5にて検出された第一指向手段3の回転角度とに基づいて、第二指向手段4の指向角度誤差を除去するために、第二指向手段4の指向角度誤差に運動学を適用することによって、位置情報による指向角度生成器15によって生成された第一指向手段3の位置情報による目標角度を、第一指向手段3の運動学を用いた目標角度に換算する換算手段である。
Further, the
また、積算器17は、換算器16にて換算された第一指向手段3の前記運動学を用いた目標角度から、位置情報による指向角度生成器15によって生成された第一指向手段3の位置情報による目標角度を減算して得られる目標誤差角度をあらかじめ定めた演算周期毎に順次積算する積算手段である。この結果、加算器18は、位置情報による指向角度生成器15から出力される第一指向手段3の位置情報による目標角度に、積算器17にて積算された積算結果を加算することにより、加算した結果を、第一制御器11の目標角度として、すなわち、第二指向手段4の指向角度誤差を除去することが可能な第一指向手段3の協調制御時の目標角度として、第一制御器11に出力することになる。
Further, the
ここで、第一指向手段角度センサ5の出力である第一指向手段3の2軸それぞれの回転角度をAZ(アジマス)軸Ψ、EL(エレベーション)軸θとすると、位置情報による指向角度生成器15にて生成される第一指向手段3の目標角度Ψg、θgは、次の式(2)、式(3)によって与えられる。式(2)、式(3)によって与えられる第一指向手段3の目標角度Ψg、θgを、本実施形態においては「位置情報による目標角度」と称する。Here, when the rotation angles of the two axes of the first directing means 3 that are the outputs of the first directing means
ここで、第一指向手段3の指向角度が、式(2)、式(3)で表される目標角度Ψg、θgすなわち「位置情報による目標角度」に正しく指向している場合には、第二制御器9は、受光センサ7の出力を用いて、第二指向手段4を2軸とも0度に制御しているものとする。また、同時に、第二指向手段角度センサ6の出力が2軸とも0度になっているものとする。Here, when the directivity angle of the first directing means 3 is correctly directed to the target angles Ψ g and θ g represented by the expressions (2) and (3), that is, the “target angle based on position information”. The second controller 9 uses the output of the light receiving sensor 7 to control the second directing means 4 at 0 degrees for both axes. At the same time, it is assumed that the output of the second directing means
しかる後、対向局2と自局1とのいずれかが移動して、対向局2のレーザ発生器13が発する光の光軸がずれて、第二指向手段4のミラーが傾き、第二指向手段角度センサ6の出力である2軸の回転角度が、X軸が0度からα度(≠0)に、Y軸が0度からβ度(≠0)に変化したものとする。かかる場合には、第一指向手段3と第二指向手段4との間の運動学的定式化により、第二指向手段4の2軸の回転角度(すなわち指向角度誤差)をキャンセルすることが可能な第一指向手段3の目標角度Ψ'g、θ'gは、前記非特許文献1においても記載されているように、次の式(6)、式(7)によって与えられる。式(6)、式(7)によって与えられる第一指向手段3の目標角度Ψ'g、θ'gを、本実施形態においては「運動学を用いた目標角度」と称する。Thereafter, either the
また、前述したように、従来技術においては第一指向手段3の指向角度が目標角度に到達することができず、第二指向手段4の指向角度誤差αをキャンセルすることができなくなるという課題を解決するために、本実施形態においては、式(6)、式(7)によって与えられる第一指向手段3の「運動学を用いた目標角度Ψ'g、θ'g」から式(2)、式(3)によって与えられる第一指向手段3の「位置情報による目標角度Ψg、θg」を減算した目標誤差角度を積算する積算器17を備え、さらに、第一指向手段3の「位置情報による目標角度Ψg、θg」に対して、積算器17の積算結果を加算する加算器18を備えている。Further, as described above, in the prior art, the directivity angle of the first directing means 3 cannot reach the target angle, and the directivity angle error α of the second directing means 4 cannot be canceled. In order to solve this, in this embodiment, from the “target angles Ψ ′ g , θ ′ g using kinematics” of the first directing means 3 given by the equations (6) and (7), the equation (2) The
ここで、積算器17、加算器18における積算、加算の手順について以下に説明する。次の式(8)、式(9)に示すように、「運動学を用いた目標角度Ψ'g、θ'g」−「位置情報による目標角度Ψg、θg」の減算処理を、演算周期毎に実施し、減算結果を目標誤差角度として演算周期毎に積算器17にて積算している。Here, the steps of integration and addition in the
一方、第一指向手段3の協調制御時の目標角度Ψ'a、θ'aは、次の式(10)、式(11)に示すように、「位置情報による目標角度Ψg、θg」に、式(8)、式(9)によって与えられる積算結果ΔΨ'gsum、Δθ'gsumを加算器18にて加算することによって得られる。On the other hand, the target angles ψ ′ a , θ ′ a at the time of cooperative control of the first directing means 3 are “target angles Ψ g , θ g based on position information” as shown in the following formulas (10) and (11). Are added by the
なお、電源オン時は、積算器17における積算結果ΔΨ'gsum、Δθ'gsumは、次の式(12)に示すように初期化されている。When the power is turned on, the integration results ΔΨ ′ gsum and Δθ ′ gsum in the
ここで、式(6)、式(7)によって与えられる第一指向手段3の「運動学を用いた目標角度Ψ'g、θ'g」は、図1に示す換算器16によって演算して出力され、式(8)、式(9)によって与えられる積算結果ΔΨ'gsum、Δθ'gsumは、図1に示す積算器17によって演算して出力され、式(10)、式(11)によって与えられる第一指向手段3の協調制御時の目標角度Ψ'a、θ'aは、図1に示す加算器18によって演算して出力される。Here, the “target angles Ψ ′ g and θ ′ g using kinematics” of the first directing means 3 given by the equations (6) and (7) are calculated by the
(実施形態の動作の説明)
次に、図1に示した協調制御装置100の動作の一例について図2の演算フローチャートを用いて説明する。図2は、図1の協調制御装置100における協調制御時の目標角度の演算動作の一例を説明するための演算フローチャートである。(Description of operation of embodiment)
Next, an example of the operation of the
図2の演算フローチャートにおいて、協調制御装置100が電源オンになったか否かを確認し(ステップS1)、電源オンになった場合(ステップS1のYES)、前述の式(12)の演算を行い、積算器17における積算結果ΔΨ'gsum、Δθ'gsumの初期化を行う(ステップS2)。しかる後、前述の式(2)、式(3)の演算を行い、「位置情報による目標角度Ψg、θg」を算出する(ステップS3)。In the calculation flowchart of FIG. 2, it is confirmed whether or not the
次に、ユーザから入力された指令として、粗制御と精制御との協調制御の指示が入力されて、協調制御オンになっているか否かを確認する(ステップS4)。協調制御がオンになっていない場合は(ステップS4のNO)、ステップS5の演算をスキップして、ステップS6に移行するが、協調制御がオンになっている場合は(ステップS4のYES)、ステップS5の演算を実行する。 Next, as a command input from the user, an instruction for cooperative control of coarse control and fine control is input, and it is confirmed whether the cooperative control is on (step S4). If the cooperative control is not turned on (NO in step S4), the calculation in step S5 is skipped and the process proceeds to step S6. If the cooperative control is turned on (YES in step S4), The calculation of step S5 is executed.
ステップS5に移行すると、まず、前述の式(6)、式(7)の演算を行い、「運動学を用いた目標角度Ψ'g、θ'g」を算出し、さらに、前述の式(8)、式(9)の演算を行って、「運動学を用いた目標角度Ψ'g、θ'g」−「位置情報による目標角度Ψg、θg」の減算処理によって得られる目標誤差角度の演算周期毎の積算を行い、しかる後、式(10)、式(11)の演算を行い、「位置情報による目標角度Ψg、θg」にさらに式(8)、式(9)の積算結果を加算して、第一指向手段3の協調制御時の目標角度Ψ'a、θ'aを算出する(ステップS5)。When the process proceeds to step S5, first, the above-described equations (6) and (7) are calculated to calculate “target angles Ψ ′ g and θ ′ g using kinematics”. 8) The target error obtained by subtracting “target angle Ψ ′ g , θ ′ g using kinematics” − “target angle Ψ g , θ g based on position information” by calculating Equation (9) The angle is integrated every calculation period, and thereafter, the calculations of Expressions (10) and (11) are performed, and the expressions (8) and (9) are further added to “target angles Ψ g and θ g based on position information”. Are added to calculate the target angles ψ ′ a , θ ′ a during the cooperative control of the first directing means 3 (step S5).
次に、演算周期を次の周期に更新するために、次の式(13)に示す時間に関する演算を行い、演算周期の更新を行った後(ステップS6)、ステップS3に復帰する。 Next, in order to update the calculation cycle to the next cycle, the calculation related to the time shown in the following equation (13) is performed, the calculation cycle is updated (step S6), and then the process returns to step S3.
なお、図2の演算フローチャートには明確に図示していないが、協調制御オンの場合は、第一指向手段3の目標角度は、式(10)、式(11)の演算により求められる第一指向手段3の協調制御時の目標角度Ψ'a、θ'aとし、協調制御オフの場合は、第一指向手段3の目標角度は、位置情報による目標角度Ψg、θgとしている。Although not clearly shown in the calculation flowchart of FIG. 2, when the cooperative control is on, the target angle of the first directing means 3 is obtained by the calculation of Expressions (10) and (11). The target angles ψ ′ a , θ ′ a at the time of cooperative control of the directing means 3 are set, and when the cooperative control is off, the target angles of the first directing means 3 are set to target angles Ψ g , θ g based on position information.
次に、積算器17において、前述の式(8)、式(9)の演算を行って、(運動学を用いた目標角度Ψ'g、θ'g)−(位置情報による目標角度Ψg、θg)の減算結果によって得られる目標誤差角度の演算周期毎の積算を行う効果について、図3の説明図を用いてさらに説明する。図3は、図1の協調制御装置100の積算器17における積算の効果を説明するための説明図であり、説明を簡素化するために、EL軸の1軸についてのみ示し、第二指向手段4のX軸のαのみ第一指向手段3のEL軸角度θに影響するものと仮定する。Next, in the
図3の説明図において、横軸は時間を示し、縦軸は角度を示しており、かつ、図3の横軸の時間軸に示すように、演算周期としては、第一周期から第六周期までの6周期について示している。また、図3の一点鎖線l4にて示す右上がりの階段状の直線は、第一指向手段3の協調制御時の目標角度θ'aの軌跡であり、図3の実線l1にて示す右上がりの曲線は、第一指向手段3の指向角度の軌跡であり、図3の長破線l2にて示す鋸歯状の曲線は、第二指向手段4の指向角度の軌跡である。In the explanatory diagram of FIG. 3, the horizontal axis indicates time, the vertical axis indicates angle, and as indicated by the time axis of the horizontal axis in FIG. 3, the calculation cycle is from the first cycle to the sixth cycle. 6 cycles are shown. Further, upward-sloping stepped straight shown by one-dot chain line l4 in FIG. 3 is a trajectory of the target angle theta 'a when coordinated control of the first directing means 3, upper right shown by the solid line l1 in Fig. 3 This curve is the locus of the directivity angle of the first directing means 3, and the sawtooth curve shown by the long broken
ここで、初期状態にある時刻t0以前においては、協調制御はオフとして、第二指向手段4の指向角度(すなわち指向角度誤差)はαであり、また、第一指向手段3の指向角度は前述の式(3)に示すθgであるものとする。Here, before time t0 in the initial state, the cooperative control is turned off, the directivity angle of the second directing means 4 (that is, the directivity angle error) is α, and the directivity angle of the first directing means 3 is the same as that described above. It is assumed that θ g shown in Equation (3).
時刻t0において、ユーザからの指示により協調制御をオンになると、第一周期において、前述の式(7)、式(9)、式(11)によって積算動作を1回実施し、図3の一点鎖線l4にて示すように、第一指向手段3の協調制御時の目標角度θ'aは、次の式(14)によって与えられる角度に設定される。つまり、積算器17における第一周期の積算処理結果は、入力されてきた第二指向手段4の指向角度αそのものであり、第二指向手段4の指向角度誤差αを除去するための第一指向手段3の協調制御時の目標角度θ'aを算出する加算器18においては、第一指向手段3の位置情報による指向角度θgに積算器17の積算結果である第二指向手段4の指向角度αを加算することになる。When the cooperative control is turned on in response to an instruction from the user at time t0, the integration operation is performed once by the above-described formulas (7), (9), and (11) in the first cycle. As indicated by the
なお、図3の説明図に適用する演算周期として、第一周期の演算周期を終了する時刻t1においては、図3の実線l1にて示すように、第一指向手段3の協調制御時の指向角度は、式(14)によって与えられる第一指向手段3の協調制御時の目標角度θ'aに到達するような演算周期にあらかじめ定めて設定されている。これにより、図3の長破線l2にて示すように、第二指向手段4の指向角度αはキャンセルされて、'0'になる。As a calculation cycle applied to the explanatory diagram of FIG. 3, at the time t1 when the calculation cycle of the first cycle ends, as shown by a solid line l1 in FIG. The angle is set in advance so as to reach a target angle θ′a at the time of cooperative control of the first directing means 3 given by the equation (14). As a result, as indicated by the long broken
同時に、第二周期の開始になる時刻t1においては、さらに、前述の式(7)、式(9)、式(11)によって積算動作を1回実施するが、時刻t1においては、図3の長破線l2にて示すように、第二指向手段4の指向角度は'0'になっているので、第一指向手段3の協調制御時の目標角度θ'aは、図3の一点鎖線l4にて示すように、第一周期において式(14)によって算出された角度のままになる。At the same time, at time t1 when the second cycle starts, the integration operation is further performed once according to the above-described equations (7), (9), and (11). As indicated by the long broken
また、時刻t1においては、図3の実線l1にて示すように、第一指向手段3の指向角度が、第一指向手段3の協調制御時の目標角度θ'aに追いついているので、第二周期の区間においては、図3の実線l1にて示すように、第一指向手段3の指向角度は変化することはなく、時刻t1における角度がそのまま維持される。したがって、第二指向手段4の指向角度は'0'のままである。Further, at time t1, as shown by the solid line l1 in Fig. 3, directivity angle of the first directing means 3, since the catching up the target angle theta 'a when coordinated control of the first directing means 3, the In the two-cycle section, as indicated by the
ここで、第二周期が終了し第三周期が開始される時刻t2において、対向局2か自局1かのいずれかが移動して、対向局2のレーザ発生器13が発する光の光軸がずれて、受光センサ7に誤差角が発生し、第二指向手段4の指向角度が'0'からαに変化したものとする。同時に、第三周期の開始になる時刻t2においては、さらに、前述の式(7)、式(9)、式(11)によって積算動作を1回実施する。この結果、第一指向手段3の協調制御時の目標角度θ'aは、第一周期において式(14)によって算出された角度に対して、時刻t2において変化した第二指向手段4の指向角度αをさらに積算した角度に変化して、図3の一点鎖線l4にて示すように、次の式(16)によって与えられる。Here, at the time t2 when the second period ends and the third period starts, either the
その結果、第三周期の区間においては、第一指向手段3の指向角度が、式(16)にて与えられる目標角度θ'aに向かって移動することにより、第三周期の演算周期を終了する時刻t3においては、図3の実線l1にて示すように、第一指向手段3の協調制御時の指向角度は、式(16)によって与えられる第一指向手段3の協調制御時の目標角度θ'aに到達することになり、これにより、図3の長破線l2にて示すように、第二指向手段4の指向角度αはキャンセルされて、'0'になる。As a result, in the third cycle section, the directivity angle of the first directing means 3 moves toward the target angle θ ′ a given by the equation (16), thereby completing the calculation cycle of the third cycle. At time t3, as indicated by the solid line l1 in FIG. 3, the directivity angle during the cooperative control of the first directing means 3 is the target angle during the cooperative control of the first directing means 3 given by equation (16). theta 'will reach the a, thereby, as indicated by the long dashed line l2 in FIG. 3, the directivity angle α of the second directing means 4 is canceled,' it becomes 0 '.
同時に、第四周期の開始になる時刻t3においては、さらに、前述の式(7)、式(9)、式(11)によって積算動作を1回実施するが、時刻t3においては、図3の長破線l2にて示すように、第二指向手段4の指向角度は'0'になっているので、第一指向手段3の協調制御時の目標角度θ'aは、図3の一点鎖線l4にて示すように、第三周期において式(16)によって算出された角度のままになる。At the same time, at time t3 when the fourth cycle starts, the integration operation is further performed once according to the above-described equations (7), (9), and (11). As indicated by the long broken
また、時刻t3においては、図3の実線l1にて示すように、第一指向手段3の指向角度が、第一指向手段3の協調制御時の目標角度θ'aに追いついているので、第四周期の区間においては、図3の実線l1にて示すように、第一指向手段3の指向角度は変化することはなく、時刻t3における角度がそのまま維持される。したがって、第二指向手段4の指向角度は'0'のままである。Further, at time t3, as shown by the solid line l1 in Fig. 3, directivity angle of the first directing means 3, since the catching up the target angle theta 'a when coordinated control of the first directing means 3, the In the four-cycle section, as indicated by the
ここで、第四周期が終了し第五周期が開始される時刻t4において、対向局2か自局1かのいずれかが移動して、対向局2のレーザ発生器13が発する光の光軸がずれて、受光センサ7に誤差角が発生し、第二指向手段4の指向角度が'0'からαに変化したものとする。同時に、第五周期の開始になる時刻t4においては、さらに、前述の式(7)、式(9)、式(11)によって積算動作を1回実施する。この結果、第一指向手段3の協調制御時の目標角度θ'aは、第三周期において式(16)によって算出された角度に対して、時刻t2において変化した第二指向手段4の指向角度αをさらに積算した角度に変化して、図3の一点鎖線l4にて示すように、次の式(17)によって与えられる。Here, at time t4 when the fourth period ends and the fifth period starts, either the
その結果、第五周期の区間においては、第一指向手段3の指向角度が、式(17)にて与えられる目標角度θ'aに向かって移動することにより、第五周期の演算周期を終了する時刻t5においては、図3の実線l1にて示すように、第一指向手段3の協調制御時の指向角度は、式(17)によって与えられる第一指向手段3の協調制御時の目標角度θ'aに到達することになり、これにより、図3の長破線l2にて示すように、第二指向手段4の指向角度αはキャンセルされて、'0'になる。As a result, in the fifth period of the interval, directivity angle of the first directing means 3, by moving toward the target angle theta 'a given by equation (17), terminating the operation cycle of the fifth cycle At time t5, as indicated by a solid line l1 in FIG. 3, the directivity angle during the cooperative control of the first directing means 3 is the target angle during the cooperative control of the first directing means 3 given by the equation (17). theta 'will reach the a, thereby, as indicated by the long dashed line l2 in FIG. 3, the directivity angle α of the second directing means 4 is canceled,' it becomes 0 '.
同時に、第六周期の開始になる時刻t5においては、さらに、前述の式(7)、式(9)、式(11)によって積算動作を1回実施するが、時刻t5においては、図3の長破線l2にて示すように、第二指向手段4の指向角度は'0'になっているので、第一指向手段3の協調制御時の目標角度θ'aは、図3の一点鎖線l4にて示すように、第五周期において式(17)によって算出された角度のままになる。At the same time, at time t5 when the sixth period starts, the integration operation is further performed once according to the above-described equations (7), (9), and (11). As indicated by the long broken
また、時刻t5においては、図3の実線l1にて示すように、第一指向手段3の指向角度が、第一指向手段3の協調制御時の目標角度θ'aに追いついているので、第六周期の区間においては、図3の実線l1にて示すように、第一指向手段3の指向角度は変化することはなく、時刻t5における角度がそのまま維持される。したがって、第二指向手段4の指向角度は'0'のままである。Further, at time t5, as shown by the solid line l1 in Fig. 3, directivity angle of the first directing means 3, since the catching up the target angle theta 'a when coordinated control of the first directing means 3, the In the six-cycle section, as indicated by the
以上に詳細に説明したように、位置情報によって求まる第一指向手段3の指向角度に、第二指向手段4の指向角度誤差に運動学を適用して求められる第一指向手段3の指向角度誤差を演算周期毎に順次積算することによって、第一指向手段3の協調制御時の目標角度θ'aに関して、第一周期の式(14)→第三周期の式(16)→第五周期の式(17)と該当する演算周期に応じて順次演算式を変化させることにしているので、第一指向手段3の指向角度を、第一指向手段3の協調制御時の目標角度θ'aに到達させることができ、第二指向手段4指向角度誤差をキャンセルさせて'0'にすることが可能になる。As described in detail above, the directivity angle error of the first directing means 3 obtained by applying kinematics to the directivity angle error of the second directivity means 4 to the directivity angle of the first directivity means 3 determined from the position information. Are sequentially integrated for each calculation cycle, the first cycle formula (14) → the third cycle formula (16) → the fifth cycle of the target angle θ ′ a during the cooperative control of the first directing means 3. Since the calculation formula is sequentially changed according to the formula (17) and the corresponding calculation cycle, the directivity angle of the first directing means 3 is set to the target angle θ ′ a during the cooperative control of the first directivity means 3. The second directing means 4 can cancel the directivity angle error and set it to “0”.
すなわち、従来技術の協調制御方法においては、課題を説明した図5に示したように、第一指向手段3の指向角度の目標角度に向かう回転動作に応じて、直ちに、第一指向手段3の目標角度そのものもずれてしまって、本来の第一指向手段3の目標角度に到達することができず、而して、第二指向手段4の指向角度誤差をキャンセルさせることができなくなるという課題があったが、積算動作を導入した本実施形態においては、かくのごとき従来技術の課題を確実に解決することができる。 That is, in the cooperative control method of the prior art, as shown in FIG. 5 explaining the problem, the first directing means 3 immediately responds to the rotation operation toward the target angle of the directivity angle of the first directing means 3. The target angle itself is also shifted, so that the original target angle of the first directing means 3 cannot be reached, and thus the directivity angle error of the second directing means 4 cannot be canceled. However, in the present embodiment in which the integration operation is introduced, the problems of the prior art as described above can be solved reliably.
次に、図1の協調制御装置の積算器における積算動作に対する演算周期の変化による影響について、図4を用いてさらに説明する。図4は、図1の協調制御装置100の積算器17における積算動作に対する演算周期の変化による影響の一例を説明するための説明図であり、図4Aは、図3の説明図の演算周期の(1/2)に半減した演算周期に設定した場合の動作を示し、図4Bは、図3の説明図の演算周期と同一の演算周期に設定した場合の動作を示している。
Next, the influence of the change of the calculation cycle on the integration operation in the integrator of the cooperative control device of FIG. 1 will be further described with reference to FIG. FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining an example of the influence of the change of the calculation cycle on the integration operation in the
なお、図4の説明図においても、図3の説明図の場合と同様、説明を簡素化するために、EL軸の1軸についてのみ示している。また、図4の横軸は時間を示し、縦軸は角度を示している。また、図4の説明図においては、図3の説明図の場合と同様、一点鎖線l4にて示す階段状の直線は、第一指向手段3の協調制御時の目標角度θ'aの軌跡であり、実線l1にて示す曲線は、第一指向手段3の指向角度の軌跡であり、長破線l2にて示す曲線は、第二指向手段4の指向角度の軌跡である。In the explanatory diagram of FIG. 4 as well, in the same manner as in the explanatory diagram of FIG. 3, only one of the EL axes is shown in order to simplify the description. Further, the horizontal axis of FIG. 4 indicates time, and the vertical axis indicates angle. In the explanatory diagram of FIG. 4, as in the explanatory diagram of FIG. 3, the step-like straight line indicated by the alternate long and
図3の説明図の演算周期と同一の演算周期に設定した図4Bの場合については、図3の場合の時刻t0から時刻t2までの第一周期、第二周期において、第二指向手段4の指向角度ずれが、時刻t0における1回のみ発生した場合を示している。かかる場合には、第一指向手段3の協調制御時の目標角度θ'aは、第一周期の開始になる時刻t0における1回の積算動作によって、図3における説明と同様、図4Bの一点鎖線l4にて示すように、前述の式(14)によって与えられる角度になる。In the case of FIG. 4B set to the same calculation cycle as the calculation cycle of the explanatory diagram of FIG. 3, in the first cycle and the second cycle from the time t0 to the time t2 in the case of FIG. A case where the directivity angle deviation occurs only once at time t0 is shown. In such a case, the target angle theta 'a when coordinated control of the first directing means 3, by one of the cumulative operation at time t0 to be the beginning of the first cycle, the same as described in FIG. 3, a point in FIG. 4B As indicated by the
しかる後、第一周期の演算周期を終了する時刻t1においては、図3における説明と同様、図4Bの実線l1にて示すように、第一指向手段3の協調制御時の指向角度は、式(14)によって与えられる第一指向手段3の協調制御時の目標角度θ'aに到達し、これにより、図4Bの長破線l2にて示すように、第二指向手段4の指向角度αはキャンセルされて、'0'になる。Thereafter, at the time t1 when the calculation cycle of the first cycle ends, the directivity angle at the time of cooperative control of the first directing means 3 is expressed by the equation as shown by the solid line l1 in FIG. reaches the target angle theta 'a when coordinated control of the first directing means 3 given by (14), thereby, as indicated by the long dashed line l2 in FIG. 4B, the directivity angle α of the second directing means 4 Canceled to '0'.
同時に、第二周期の開始になる時刻t1においては、さらに、前述の式(7)、式(9)、式(11)によって積算動作を1回実施するが、時刻t1においては、図3における説明と同様、図4の長破線l2にて示すように、第二指向手段4の指向角度は'0'になっているので、第一指向手段3の協調制御時の目標角度θ'aは、図4Bの一点鎖線l4にて示すように、第一周期において式(14)によって算出された角度のままになる。At the same time, at time t1 when the second cycle starts, the integration operation is further performed once according to the above-described equations (7), (9), and (11). Similarly to the description, as indicated by the long broken line l2 in FIG. 4, the directivity angle of the second directing means 4 is “0”, so the target angle θ ′ a during the cooperative control of the first directing means 3 is As shown by a dashed
また、時刻t1においては、図3における説明と同様、図4Bの実線l1にて示すように、第一指向手段3の指向角度が、第一指向手段3の協調制御時の目標角度θ'aに追いついているので、第二周期の区間においては、図4Bの実線l1にて示すように、第一指向手段3の指向角度は変化することはなく、時刻t1における角度がそのまま維持される。したがって、第二指向手段4の指向角度は'0'のままである。At time t1, as indicated by the solid line l1 in FIG. 4B, the directivity angle of the first directing means 3 is equal to the target angle θ ′ a at the time of cooperative control of the first directing means 3, as described in FIG. Therefore, in the second period section, as indicated by the solid line l1 in FIG. 4B, the directivity angle of the first directivity means 3 does not change, and the angle at time t1 is maintained as it is. Therefore, the directivity angle of the second directing means 4 remains “0”.
なお、図4Bの場合は、前述したように、図3における説明とは異なり、第二周期の区間以降においても、対向局2のレーザ発生器13が発する光の光軸がずれることがないので、図4Bの実線l1にて示すように、第二指向手段4の指向角度は'0'のままである。
In the case of FIG. 4B, as described above, unlike the description in FIG. 3, the optical axis of the light emitted from the
次に、図4Aの場合は、前述したように、図3の演算周期の(1/2)の周期に半減した場合を示しており、時刻t0から時刻t2までの区間は、図3および図4Bの場合の第一周期、第二周期の二つの演算周期に対して、時刻t0'から時刻t4'までの4つの区間に区分されて、第一'周期から第四'周期までの四つの演算周期に区切られている。 Next, in the case of FIG. 4A, as described above, a case where the period is halved to (1/2) of the calculation period of FIG. 3 is shown, and the section from time t0 to time t2 is shown in FIG. In the case of 4B, the first cycle and the second cycle are divided into four sections from time t0 'to time t4', and the four cycles from the first 'cycle to the fourth' cycle. It is divided into calculation cycles.
ここで、初期状態にある時刻t0'以前においては、図3や図4Bの場合と同様、協調制御はオフとして、第二指向手段4の指向角度(すなわち指向角度誤差)はαであり、また、第一指向手段3の指向角度は前述の式(3)に示すθgであるものとする。Here, before time t0 ′ in the initial state, as in the case of FIG. 3 and FIG. 4B, the cooperative control is turned off, and the pointing angle (that is, the pointing angle error) of the second pointing means 4 is α, The directivity angle of the first directing means 3 is assumed to be θ g shown in the above equation (3).
時刻t0'において、ユーザからの指示により協調制御をオンになると、第一'周期において、図3や図4Bの場合と同様、前述の式(7)、式(9)、式(11)によって積算動作を1回実施し、図4Aの一点鎖線l4にて示すように、第一指向手段3の協調制御時の目標角度θ'aは、前述の式(14)によって与えられる角度まで上昇する。つまり、積算器17における第一'周期の積算処理結果は、入力されてきた第二指向手段4の指向角度αそのものであり、第二指向手段4の指向角度誤差αを除去するための第一指向手段3の協調制御時の目標角度θ'aを算出する加算器18においては、第一指向手段3の位置情報による指向角度θgに積算器17の積算結果である第二指向手段4の指向角度αを加算することになる。なお、説明を簡素化するために、図3の場合と同様第二指向手段4の指向角度αを、前述の式(15)によって与えられるものとしている。When the cooperative control is turned on by an instruction from the user at time t0 ′, in the first ′ period, as in the case of FIG. 3 and FIG. 4B, the above-described equations (7), (9), and (11) are used. The integration operation is performed once, and the target angle θ ′ a during the cooperative control of the first directing means 3 increases to the angle given by the above-described equation (14), as shown by the one-
第一'周期の演算周期を終了する時刻t1'においては、演算周期が図3の場合の(1/2)に短縮されているので、図4Aの実線l1にて示すように、第一指向手段3の協調制御時の指向角度は、式(14)によって与えられる第一指向手段3の協調制御時の目標角度θ'aに到達することができず、第一指向手段3の目標角度θ'aの半分の次の式(18)の角度に留まってしまう。At time t1 'when the calculation cycle of the first' cycle ends, the calculation cycle is shortened to (1/2) in the case of FIG. 3, so that the first orientation is indicated as indicated by the solid line l1 in FIG. 4A. directivity angle when
同時に、第二'周期の開始になる時刻t1'においては、さらに、前述の式(7)、式(9)、式(11)によって積算動作を1回実施するが、時刻t1'においては、図4Aの長破線l2にて示すように、第二指向手段4の指向角度は(α/2)に留まっているので、協調制御時の第一指向手段3の目標角度θ'aは、図3の場合とは異なり、図4Aの一点鎖線l4にて示すように、次の式(19)によって与えられ、図4Bの場合においては式(14)によって与えられていた第一指向手段3の協調制御時の目標角度を超えてオーバシュートしてしまうことになる。At the same time, at time t1 'when the second' cycle starts, the integration operation is further performed once according to the above-described equations (7), (9), and (11). At time t1 ', as shown by the long dashed line l2 of Fig. 4A, since the directivity angle of the second directing means 4 remains in (alpha / 2), the target angle theta 'a first directing means 3 during cooperative control, FIG. Unlike the case of 3, the first directing means 3 of the first directing means 3 given by the following equation (19) and in the case of FIG. Overshooting will exceed the target angle during cooperative control.
第二'周期の演算周期を終了する時刻t2'においては、演算周期が図3の場合の(1/2)に短縮されているので、図4Aの実線l1にて示すように、第一'周期、第二'周期の2つの演算周期を終了した時点で、第一指向手段3の協調制御時の指向角度は、第一'周期において式(14)によって与えられていた第一指向手段3の協調制御時の目標角度θ'aに一旦到達することになる。At the time t2 'at which the calculation cycle of the second' cycle ends, the calculation cycle is shortened to (1/2) in the case of FIG. 3, so that as shown by the solid line l1 in FIG. When the two calculation cycles of the cycle and the second 'cycle are finished, the directivity angle at the time of cooperative control of the
これにより、第二'周期の演算周期を終了する時刻t2'においては、図4Aの長破線l2にて示すように、第二指向手段4の指向角度(α/2)は、キャンセルされて、'0'になる。 Thereby, at the time t2 ′ at which the calculation period of the second “cycle” ends, as shown by the long broken line l2 in FIG. 4A, the directivity angle (α / 2) of the second directing means 4 is canceled, Becomes '0'.
同時に、第三'周期の開始になる時刻t2'においては、さらに、前述の式(7)、式(9)、式(11)によって積算動作を1回実施するが、時刻t2'においては、図4Aの長破線l2にて示すように、第二指向手段4の指向角度は'0'になっているので、第一指向手段3の協調制御時の目標角度θ'aは、図4Aの一点鎖線l4にて示すように、第二'周期において式(19)によって算出された角度のままになる。At the same time, at time t2 'when the third' cycle starts, the integration operation is further performed once according to the above-described equations (7), (9), and (11). At time t2 ', As indicated by the long broken line l2 in FIG. 4A, the directivity angle of the second directing means 4 is “0”, so the target angle θ ′ a during the cooperative control of the first directing means 3 is As shown by the alternate long and
ここで、時刻t2'においては、図4Aの実線l1にて示すように、第一指向手段3の指向角度は、第一指向手段3の協調制御時の目標角度θ'aに追いついていない状態にあるので、第一指向手段3の協調制御時の指向角度は、図4Aの実線l1にて示すように、第三'周期の区間の間、式(19)によって与えられている第一指向手段3の協調制御時の目標角度θ'aに追いつくように変化し続ける。その結果、第三'周期が終了する時刻t3'において、図4Aの実線l1にて示すように、第一指向手段3の指向角度が、漸く、第一指向手段3の協調制御時の目標角度θ'aに追いつくことになる。Here, 'in, as shown by the solid line l1 in Fig. 4A, the directivity angle of the first directing means 3, the target angle θ when coordinated control of the first directing means 3' time t2 state not keep up with a Therefore, the directivity angle at the time of the cooperative control of the first directing means 3 is the first directivity given by the equation (19) during the section of the third 'period, as shown by the
これにより、第二指向手段4の指向角度は、図4Aの長破線l2にて示すように、第二'周期の演算周期を終了する時刻t2'においては、キャンセルされて、'0'になったが、第三'周期の区間においては、さらにアンダシュートして変化し続け、第三'周期が終了する時刻t3'においては、−(α/2)の値にまで達する。 As a result, the directivity angle of the second directing means 4 is canceled and becomes '0' at time t2 'when the calculation period of the second' cycle ends, as shown by the long broken line l2 in FIG. 4A. However, in the section of the third 'cycle, it continues to change by undershooting, and reaches the value of-(α / 2) at time t3' when the third 'cycle ends.
同時に、第四'周期の開始になる時刻t3'においては、さらに、前述の式(7)、式(9)、式(11)によって積算動作を1回実施するが、時刻t3'においては、図4Aの長破線l2にて示すように、第二指向手段4の指向角度は−(α/2)までアンダシュートしているので、第一指向手段3の協調制御時の目標角度θ'aは、図4Aの一点鎖線l4にて示すように、次の式(20)によって与えられ、図4Bの場合において式(14)によって与えられていた第一指向手段3の協調制御時の目標角度と同一の角度になる。At the same time, at time t3 ′ when the fourth 'cycle starts, the integration operation is further performed once according to the above-described equations (7), (9), and (11). At time t3', As indicated by the long broken line l2 in FIG. 4A, since the directivity angle of the second directing means 4 undershoots to-(α / 2), the target angle θ ′ a during the cooperative control of the first directing means 3 Is given by the following equation (20) as shown by a one-
第四'周期の演算周期を終了する時刻t4'においては、図4Aの実線l1にて示すように、第一指向手段3の協調制御時の指向角度は、式(20)によって与えられる第一指向手段3の協調制御時の目標角度θ'aに到達することになり、これにより、図4Aの長破線l2にて示すように、第二指向手段4の指向角度αはキャンセルされて、'0'になる。At time t4 ′ at which the calculation period of the fourth ′ period ends, as indicated by a solid line l1 in FIG. 4A, the directivity angle at the time of cooperative control of the first directing means 3 is given by the equation (20). target angle θ at the time of cooperative control directing means 3 'will be reaching the a, thereby, as indicated by the long dashed line l2 of Fig. 4A, the directivity angle α of the second directing means 4 is canceled,' 0 '.
同時に、第五'周期の開始になる時刻t4'においては、さらに、前述の式(7)、式(9)、式(11)によって積算動作を1回実施するが、時刻t4'においては、図4Aの長破線l2にて示すように、第二指向手段4の指向角度は'0'になっているので、第一指向手段3の協調制御時の目標角度θ'aは、図4Aの一点鎖線l4にて示すように、第四'周期において式(20)によって算出された角度のままになる。At the same time, at time t4 ′ when the fifth 'cycle starts, the integration operation is further performed once according to the above-described formulas (7), (9), and (11). At time t4', As indicated by the long broken line l2 in FIG. 4A, the directivity angle of the second directing means 4 is “0”, so the target angle θ ′ a during the cooperative control of the first directing means 3 is As indicated by a dashed
また、時刻t4'においては、図4Aの実線l1にて示すように、第一指向手段3の指向角度が、第一指向手段3の協調制御時の目標角度θ'aに追いついているので、第五'周期の区間においては、図4Aの実線l1にて示すように、第一指向手段3の指向角度は変化することはなく、時刻t4'における角度がそのまま維持される。したがって、第二指向手段4の指向角度は'0'のままである。Further, 'in, as shown by the solid line l1 in Fig. 4A, the directivity angle of the first directing means 3, the target angle θ when coordinated control of the first directing means 3' time t4 since caught up with a, In the section of the fifth 'period, as indicated by the
なお、図4Aの場合も、図4Bの場合と同様、第五'周期の区間以降において、対向局2のレーザ発生器13が発する光の光軸がずれることがなく、第一指向手段3の指向角度が第一指向手段3の協調制御時の目標角度θ'aに追いついているので、演算周期毎に式(7)、式(9)、式(11)により何回積算を繰り返しても、図4Aの実線l1にて示すように、第一指向手段3の指向角度は変化することがなく、したがって、図4Aの長破線l2にて示すように、第二指向手段4の指向角度は'0'のままである。In the case of FIG. 4A as well as in the case of FIG. 4B, the optical axis of the light emitted from the
以上のように、図3の演算周期の(1/2)の周期に半減した場合、図4Aに示すように、協調制御をオンにした直後の第一'周期(時刻t0'から時刻t1'までの演算周期)内において、第一指向手段3の指向角度が、第一指向手段3の協調制御時の目標角度θ'aに到達することができず、第二指向手段4の指向角度αをキャンセルすることができなくなる。その結果、以降の演算周期において、積算の影響を受けて、第一指向手段3の目標角度θ'aのオーバシュートが発生してしまい、図3の演算周期と同一の周期の図4Bの場合に比し、第一指向手段3の指向角度が第一指向手段3の協調制御時の目標角度θ'aに追いつき、第二指向手段4の指向角度がキャンセルされて'0'の状態が維持される状態に達するまでの収束が遅くなってしまう。As described above, when the calculation period is halved to (1/2) of the calculation period of FIG. 3, as shown in FIG. 4A, the first period (from time t0 ′ to time t1 ′) immediately after the cooperative control is turned on. in the calculation cycle) of the up, directivity angle of the first directing means 3, can not reach the target angle theta 'a when coordinated control of the first directing means 3, directivity angle of the second directing means 4 alpha Can not be canceled. As a result, in the operation period of the later, under the influence of integration, it will be overshoot the target angle theta 'a first directing means 3 occurs in the case of Figure 4B the same period as the operation cycle of FIG. 3 in comparison, directivity angle of the first directing means 3 the target angle θ when coordinated control of the first directing means 3 state of 'catch up with a, directivity angle of the second directing means 4 is canceled' 0 'is maintained Convergence until it reaches the state is delayed.
かくのごとき収束遅延の解決策は、第一指向手段3の指向角度が、第一指向手段3の協調制御時の目標角度θ'に到達するまでの間、演算周期毎に実施されていた積算器17における積算動作を停止することである。つまり、積算動作を停止することによって、第一指向手段3の目標角度θ'aがオーバシュートすることがなくなるので、収束遅延の発生を解消させることができる。As described above, the solution to the convergence delay is the integration performed for each calculation cycle until the directivity angle of the first directing means 3 reaches the target angle θ ′ during the cooperative control of the first directing means 3. This is to stop the integration operation in the
なお、以上の実施形態の説明においては、図1に示した協調制御装置100の位置情報による指向角度生成器15において、自局1と対向局2との位置情報のみを用いて、第一指向手段3の位置情報による目標角度θgを生成している場合を説明したが、自局1と対向局2との位置情報のみではなく、自局1と対向局2との位置情報に対して、さらに、自局1と対向局2との姿勢情報を加味するようにしても良い。つまり、位置情報取得手段である自局位置情報取得器8および対向局位置情報取得器14は、自局1と対向局2との位置情報のみではなく、自局1と対向局2との姿勢情報も姿勢センサにより合わせて取得し、位置情報による指向角度生成器15に供給するようにしても良い。In the description of the above embodiment, the
また、以上の実施形態の説明においては、指向手段の回転軸が2軸の場合を前提にして説明したが、本発明は、かかる場合のみに限るものではない。すなわち、3軸以上の複数軸からなっている場合であっても良く、図1に示した協調制御装置100の換算器16において、例えば前述の式(1)に示したような運動学的定式化により、指向角度誤差をキャンセル(除去)しようとする指向手段の複数軸それぞれの指向角度誤差からもう一方の指向手段の複数軸それぞれの指向角度誤差に換算するように制御することによって、前述の実施形態と全く同様の協調制御を実施することができる。
In the above description of the embodiment, the description has been made on the assumption that the rotating shafts of the directing means are two axes, but the present invention is not limited to such a case. That is, it may be composed of a plurality of three or more axes. In the
また、以上の実施形態の説明においては、指向手段が、第一指向手段3、第二指向手段4の2つの指向手段からなっている場合を前提にして説明したが、本発明は、かかる場合のみに限るものではない。すなわち、指向手段が、3つ以上の複数の指向手段からなっている場合であっても良く、図1に示した協調制御装置100の換算器16において、例えば前述の式(1)に示したような運動学的定式化により、指向角度誤差をキャンセル(除去)しようとする指向手段から残りの指向手段それぞれの指向角度誤差に換算するように制御することによって、前述の実施形態と全く同様の協調制御を実施することができる。
In the above description of the embodiment, the description has been made on the assumption that the directing means is composed of the two directing means of the first directing means 3 and the second directing means 4, but the present invention is in such a case. It is not limited to only. That is, the directing means may be composed of three or more directing means. In the
(実施形態の効果の説明)
以上に詳細に説明したように、本実施形態においては、次のような効果が得られる。(Explanation of effect of embodiment)
As described in detail above, the following effects are obtained in the present embodiment.
すなわち、対向局2からの光信号の受信用に用いる指向手段として備えた第一指向手段3と第二指向手段4との二つの指向手段において、換算器16および積算器17により、第二指向手段4の指向角度誤差αに運動学を適用して第一指向手段3の指向角度誤差を求め、さらに、求められた第一指向手段3の指向角度誤差を目標誤差角度として演算周期毎に積算した結果を用いることによって、加算器18により、第一指向手段3の協調制御時の目標角度θ'aを算出することにしているので、第一指向手段3の指向角度を第一指向手段3の協調制御時の目標角度θ'aに確実に到達させることが可能となり、第二指向手段4の指向角度誤差αを確実にキャンセルすることができる。That is, in the two directivity means of the first directivity means 3 and the second directivity means 4 provided as the directivity means used for receiving the optical signal from the
また、第一指向手段3の位置情報による目標角度θgを生成する際に、自局1と対向局2との位置情報のみならず、自局1と対向局2との姿勢情報も加味した情報を用いたり、第一指向手段3および第二指向手段4の回転軸として2軸のみならず3軸以上の複数軸からなる回転軸を用いたり、指向手段として第一指向手段3、第二指向手段4の二つの指向手段のみならず三つ以上の複数の指向手段を用いたりすることにより、より高精度に、指向角度誤差をキャンセルすることができる。Further, when generating the target angle θ g based on the position information of the first directing means 3, not only the position information between the
以上、本発明の好適な実施形態の構成を説明した。しかし、かかる実施形態は、本発明の単なる例示に過ぎず、何ら本発明を限定するものではないことに留意されたい。本発明の要旨を逸脱することなく、特定用途に応じて種々の変形変更が可能であることが、当業者には容易に理解できよう。 The configuration of the preferred embodiment of the present invention has been described above. However, it should be noted that such embodiments are merely examples of the present invention and do not limit the present invention in any way. Those skilled in the art will readily understand that various modifications and changes can be made according to a specific application without departing from the gist of the present invention.
この出願は、2012年7月24日に出願された日本出願特願2012−163539を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。 This application claims the priority on the basis of Japanese application Japanese Patent Application No. 2012-163539 for which it applied on July 24, 2012, and takes in those the indications of all here.
1 自局
2 対向局
3 第一指向手段
4 第二指向手段
5 第一指向手段角度センサ
6 第二指向手段角度センサ
7 受光センサ
8 自局位置情報取得器
9 第二制御器
10 第二ドライバ
11 第一制御器
12 第一ドライバ
13 レーザ発生器
14 対向局位置情報取得器
15 位置情報による指向角度生成器
16 換算器
17 積算器
18 加算器
100 協調制御装置
l1 実線
l2 長破線
l3 短破線
l4 一点鎖線DESCRIPTION OF
Claims (10)
自局と前記対向局との位置情報あるいは該位置情報および自局と前記対向局との姿勢情報の双方を取得する位置情報取得手段と、
前記位置情報取得手段が取得した前記自局と前記対向局との位置情報あるいは該位置情報および自局と前記対向局との姿勢情報の双方を用いて、前記第一指向手段の位置情報による目標角度を算出する指向角度生成手段と、
前記第二指向手段の指向角度誤差に運動学を適用することによって、前記指向角度生成手段により算出した前記第一指向手段の前記位置情報による目標角度を、前記第二指向手段の指向角度誤差を除去するための前記第一指向手段の運動学を用いた目標角度に換算する換算手段と、
前記換算手段により換算された前記第一指向手段の前記運動学を用いた目標角度から前記第一指向手段の前記位置情報による目標角度を減算して得られる前記第一指向手段の目標誤差角度を積算する積算手段と、
前記積算手段が積算した前記第一指向手段の前記目標誤差角度を、前記第一指向手段の前記位置情報による目標角度に加算して、前記第二指向手段の指向角度誤差を除去することが可能な前記第一指向手段の協調制御時の目標角度として出力する加算手段と、
を備えている協調制御装置。 A cooperative control device for controlling the first directional means and the second directional means provided as the directional means used for receiving the optical signal from the opposite station in cooperation with each other,
Position information acquisition means for acquiring both the position information of the own station and the opposite station or the position information and the attitude information of the own station and the opposite station;
A target based on position information of the first directing means using both the position information of the own station and the opposite station acquired by the position information acquisition means or the position information and the attitude information of the own station and the opposite station. Directivity angle generating means for calculating an angle;
By applying kinematics to the directional angle error of the second directional means, the target angle based on the position information of the first directional means calculated by the directional angle generating means is set as the directional angle error of the second directional means. Conversion means for converting to a target angle using the kinematics of the first directing means for removing;
The target error angle of the first directing means obtained by subtracting the target angle based on the position information of the first directing means from the target angle using the kinematics of the first directing means converted by the converting means. Integrating means for integrating;
It is possible to remove the pointing angle error of the second directing means by adding the target error angle of the first directing means accumulated by the integrating means to the target angle based on the position information of the first directing means. Adding means for outputting as a target angle at the time of cooperative control of the first directing means;
A coordinated control device comprising:
自局と前記対向局との位置情報あるいは該位置情報および自局と前記対向局との姿勢情報の双方を取得する位置情報取得ステップと、
前記位置情報取得ステップが取得した前記自局と前記対向局との位置情報あるいは該位置情報および自局と前記対向局との姿勢情報の双方を用いて、前記第一指向手段の位置情報による目標角度を算出する指向角度生成ステップと、
前記第二指向手段の指向角度誤差に運動学を適用することによって、前記指向角度生成ステップにより算出した前記第一指向手段の前記位置情報による目標角度を、前記第二指向手段の指向角度誤差を除去するための前記第一指向手段の運動学を用いた目標角度に換算する換算ステップと、
前記換算ステップにより換算された前記第一指向手段の前記運動学を用いた目標角度から前記第一指向手段の前記位置情報による目標角度を減算して得られる前記第一指向手段の目標誤差角度を積算する積算ステップと、
前記積算ステップが積算した前記第一指向手段の前記目標誤差角度を、前記第一指向手段の前記位置情報による目標角度に加算して、前記第二指向手段の指向角度誤差を除去することが可能な前記第一指向手段の協調制御時の目標角度として出力する加算ステップと、
を有している協調制御方法。 A cooperative control method for controlling the first directional means and the second directional means provided as the directional means used for receiving the optical signal from the opposite station in cooperation with each other,
A position information acquisition step of acquiring both the position information of the own station and the opposite station or the position information and the attitude information of the own station and the opposite station;
Using both the position information of the own station and the opposite station acquired in the position information acquisition step or the position information and the attitude information of the own station and the opposite station, the target based on the position information of the first directing means A directivity angle generation step for calculating an angle;
By applying kinematics to the pointing angle error of the second pointing means, the target angle based on the position information of the first pointing means calculated by the pointing angle generation step is set to the pointing angle error of the second pointing means. A conversion step for converting to a target angle using the kinematics of the first directing means for removal;
A target error angle of the first directing means obtained by subtracting a target angle based on the position information of the first directing means from a target angle using the kinematics of the first directing means converted by the conversion step. An integration step to integrate,
It is possible to add the target error angle of the first directing means accumulated in the integrating step to the target angle based on the position information of the first directing means to remove the directivity angle error of the second directing means. An adding step for outputting as a target angle at the time of cooperative control of the first directing means;
A coordinated control method.
請求項6ないし請求項9のいずれかに記載の協調制御方法に基づく処理を実行させることを特徴とする協調制御プログラムが格納された記録媒体。 On the computer,
A recording medium storing a cooperative control program, wherein the processing based on the cooperative control method according to any one of claims 6 to 9 is executed .
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